一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，该装置包括机架、IC卡弹射器、出卡盒、检测IC卡的传感器和取卡按钮；其中，所述的IC卡弹射器由持卡钳、钳头约束轨道和蓄能弹射机构组成；所述钳头约束轨道由上下平行的上约束轨道和下约束轨道组成，并在两者之间形成两头宽中间窄的约束空间，该约束空间沿钳头约束轨道的长度方向依次分为候卡段、持卡段和抛卡段；所述的持卡钳夹持在钳头约束轨道的约束空间内；所述出卡盒为一固定在机架上的扁平盒体；所述蓄能弹射机构由蓄能机构和弹射开关组成，所述蓄能机构包括蓄能弹簧和丝杆传动机构，所述弹射开关包括栓板、栓座和电磁推杆；所述的取卡按钮设在机架上靠出口的一头，且面朝行车通道。
【专利说明】
一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置
技术领域
[0001]本发明涉及用于在一个或多个管理点收车费、通行费或进入费的装置或设备，具体涉及卡片的馈送装置。
【背景技术】
[0002]无人值守自动发卡机是一种广泛应用于高速公路入口通道、收费停车场入口通道等场合的供车辆驾驶人员自助取卡的设备，驾驶员可通过按取卡键自行获取通行卡或停车卡，无需工作人员人工发卡，这不仅精简了这些场合工作人员的数量，还大大的提高了车辆的通行效率。
[0003]自动发卡机通常安装于道口的安全岛上，为避免机身与通行车辆发生刮擦，安装时机身通常自安全岛边缘向内缩进约15cm，这导致发卡机的出卡口也随机身向内缩进了约15cm，直接导致司机的取卡距离增加。很多驾驶人员由于驾驶技术不够娴熟，在停车取卡时为了避让安全岛的边缘将车停在距离安全岛较远的位置，加上出卡口本身就缩进安全岛内，往往导致驾驶员根本无法取到卡片。另外由于现有的自动发卡机机内大多采用摩擦轮送卡，摩擦轮对卡片的挤压力度大，造成取卡阻力大，同时为了避免卡片自出卡口掉落，卡片伸出出卡口的距离较短，这进一步的加大了取卡难度，有些司机甚至由于手伸的太远不易用力而无法拔出卡片。很多司机遇到上述困难时通常的做法是加开安全带，伸至打开车门下车取卡，这不仅严重影响了通行效率，还存在着极大的安全隐患，曾经有报导一驾驶自动挡车辆的驾驶员停车取卡时，由于取不到卡而解下安全带，取卡时因为身体侧倾，脚离开了刹车踏板，车辆自动前行，驾驶员上身部分在车外被障碍物挂住导致死亡。一些高速公路收费站为了保证车道的正常通行，甚至专门配备路政发卡员值守，对不熟悉自动发卡机操作的驾驶员实施引导，这样虽然方便了取卡人，但浪费了人力，没有充分发挥无人值守自动发卡机的优势。
[0004]鉴于在用自动发卡机上存在的种种不便，技术人员从各方面提出了很多的改进方案。如公开号为CN103810760A的发明专利申请公开的一种“伸缩型自动发卡机”，该发卡机虽然可缩短发卡口与取卡人之间距离，但是其中所述的驱动卡片输送机构向前、向后移动的伸缩机构为常规的丝杆传动机构，接力传卡的速度较慢，取卡人按键取卡后还得空等出卡，显然降低了道口的通行效率。此外，该发明专利申请的方案还存在以下缺点:(I)本方案通过伸缩机构将整个卡片输送机构前移，发卡机的内部结构与既有发卡机区别较大，不适宜用于对既有发卡机进行直接改造;若整机更换，不仅成本高昂，而且对既有发卡机资源造成了极大的浪费；(2)卡片在卡片输送机构的发卡口时仍然被输送滚轮紧紧的夹持着，因此还存在取卡阻尼大的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，该送卡装置可显著提高接力传卡的速度，进而提升道口的通行效率。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案是:
[0007]—种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，该装置包括机架、IC卡弹射器、出卡盒、检测IC卡的传感器和取卡按钮;其中，
[0008](A)所述的IC卡弹射器由持卡钳、钳头约束轨道和蓄能弹射机构组成;其中，
[0009](A.1)所述的钳头约束轨道由上下平行设在机架上的上约束轨道和下约束轨道组成，所述的上约束轨道和下约束轨道之间中部的内表面相对隆起，形成两头宽中间窄的约束空间，该约束空间沿钳头约束轨道的长度方向依次分为候卡段a、持卡段b和抛卡段c;
[0010](A.2)所述的持卡钳包括两个上下平行的矩形框，该矩形框一头敞开，另一头封闭；所述的两矩形框封闭另一头的中心相对设有上钳头和下钳头形成持卡钳的钳头，所述上钳头和下钳头之间形成IC卡弹射通道;所述的两矩形框的侧边之间靠近封闭的另一头分别设有第一压缩弹簧，该第一压缩弹簧使上钳头与下钳头始终保持远离趋势；
[0011]所述的持卡钳的钳头夹持在钳头约束轨道的约束空间内，且钳头的方位与所述的候卡段a起点的方位一致，所述的第一压缩弹簧使所述的上钳头和下钳头背部始终作用在约束空间的内壁上，以控制上钳头和下钳头之间距离，当持卡钳的钳头位于候卡段a时，所述的上钳头和下钳头之间的距离恰好塞入IC卡，当持卡钳的钳头位于持卡段b时，所述的上钳头和下钳头之间的距离缩小夹紧IC卡，当持卡钳的钳头位于抛卡段c时，所述的上钳头和下钳头之间的距离增大松开IC卡；
[0012](A.3)所述蓄能弹射机构由蓄能机构和弹射开关组成;其中，
[0013]所述的蓄能机构包括两导向杆、两蓄能弹簧和一丝杆传动机构，其中，所述的两导向杆设在所述约束空间两侧的机架上，所述的蓄能弹簧套在导向杆上，且一头紧贴位于候卡段a—头的机架;所述的丝杆传动机构包括Π形推板、螺母、丝杆和步进电机，其中，Π形推板上部横梁的中部与所述螺母连成一体，所述丝杆穿设在所述螺母的螺纹孔内，步进电机的输出轴与丝杆的一端固定连接;所述的Π形推板横跨在上约束轨道的上方，两头弯曲向下延伸并分别穿套在位于所述蓄能弹簧另一头的两导向杆上；
[0014]所述弹射开关包括栓板、栓座、电磁推杆和两连接板;其中，所述的电磁推杆固定在所述下约束轨道的下表面，其推杆头部伸至所述约束空间的持卡段b的下方;所述栓座设在电磁推杆的推杆头部下方的机架上，其上表面设有一与所述导向杆垂直的导向槽，该导向槽内设有第二压缩弹簧，所述的栓板插在所述导向槽内并支承于第二压缩弹簧上;所述的栓板中部的上表面设有自所述约束空间的持卡段b向抛卡段c与机架底部倾斜的第一斜面，在第二压缩弹簧的作用下，所述的第一斜面始终直接或间接作用在电磁推杆的推杆头部，构成一由电磁推杆控制的往复机构;所述栓板的两头分别弯曲向上延伸，上端面设有与所述第一斜面倾斜方向一致的第二斜面;所述的两连接板分别套设在一导向杆上，且位于所述蓄能弹簧与Π形推板之间，相对的两侧分别与持卡钳中的两矩形框敞开一头的两侧铰接；当所述的连接板由所述的抛卡段c向候卡段a移动经过所述第二斜面时，在第二压缩弹簧的作用下，所述的第二斜面始终直接或间接作用在所述连接板的下端构成一间隙急回机构；
[0015](B)所述的出卡盒为一固定在机架上的扁平盒体，其体内设有与所述IC卡形状相匹配且两头贯通的扁平孔，该扁平孔的一头为进口，另一头为出口，所述的进口与出口之间形成容纳IC卡的空间；其中，所述进口设有自进口上部向出口与所述扁平孔的底面倾斜的止退簧片;所述出口的两侧的拐角处分别设有一向出口中部延伸的止脱簧片，所述两止脱簧片末端之间的距离小于IC卡的宽度，出口中部的盒体上设有取卡缺口 ；
[0016](C)所述的取卡按钮设在机架靠近出卡盒出口的一头，且面朝行车通道；
[0017](D)所述的检测IC卡的传感器由一槽式光电开关和一个反射式光电开关组成，其中，所述的槽式光电开关设在持卡钳的钳头一侧的机架上，收发感光面分别朝向IC卡的上下面;所述反射式光电开关设在出卡盒的上表面，收发感光面伸进所述的容纳IC卡的空间；
[0018]上述IC卡弹射器和出卡盒中，所述的两导向杆轴线位于同一水平面内，该水平面与所述持卡钳的IC卡弹射通道、所述钳头约束轨道的约束空间和所述出卡盒的扁平孔三者纵向的水平对称平分面共面;所述的两导向杆轴线的竖直对称平分面与所述持卡钳的IC卡弹射通道、所述钳头约束轨道的约束空间和所述出卡盒的扁平孔三者纵向的竖直对称平分面共面;并使得，
[0019]所述持卡钳的钳头位于所述的候卡段a终点时，既有自动发卡机所发出的IC卡的卡头位于构成所述钳头的上钳头和下钳头之间；所述持卡钳的钳头位于所述抛卡段c的起始点时，所述持卡钳的钳头与出卡盒的进口端部的距离L大于零;所述的丝杆传动机构的行程大于所述蓄能弹簧的压缩变形范围。
[0020]上述的自动发卡机的外接弹射式送卡装置还包括一控制器，所述控制器包括由单片机构成的最小控制单元和其外围的电磁推杆驱动单元、步进电机驱动器和两个光电开关;其中，
[0021](I)所述的电磁推杆驱动单元由直流电子开关和DC/DC升压模块组成，其中，
[0022]所述的直流电子开关包括由单向可控硅及其触发电路组成;所述的触发电路由电子隔离开关和限流电阻组成，其中所述电子隔离开关由基极与所述单片机I/O 口连接的三极管和串联在该三极管集电极与发射极回路中的继电器组成，所述的限流电阻与所述继电器的常开触头串联后一头与所述单向可控硅的控制极连接，另一头与直流电源连接；
[0023]所述的DC/DC升压模块的输出端跨接在所述单向可控硅与所述电磁推杆激磁线包的串联回路上；
[0024]( Π )所述的步进电机驱动器的控制端分别与单片机的一个I/O口连接，输出与所述步进电机连接；
[0025](m)所述的两个光电开关由所述的槽式光电开关和反射式光电开关组成;所述的槽式光电开关和反射式光电开关均分别由发光二极管与光敏三极耦合构成的光敏传感器与电压比较器连接组成，其中电压比较器的输出端与单片机的一个I /0 口连接。
[0026]由上述技术方案可见，所述的丝杆传动机构的丝杆与两导向杆位于上下两水平面内，因此，当步进电机通过丝杆驱动Π形推板在两导向杆往复移动时，所述的Π形推板上则产生附加的转动力矩，该转动力矩必然会影响Π形推板在两导向杆往复移动的灵活性。为了提高Π形推板在两导向杆往复移动的灵活性，本发明的一个附加技术特征是:所述的Π形推板和上约束轨道之间设有滑移结构，该结构由位于上约束轨道上表面与上约束轨道方向一致的滑轨和固定在Π形推板横梁中部下表面的滑块构成，所述滑块的下表面设有沟槽，所述滑轨穿设在该沟槽内且二者之间动配合。
[0027]为减小所述电磁推杆的推杆头部和连接板的下端在第一斜面和第二斜面上的摩擦阻力，使运动更加顺畅，同时防止第一斜面和第二斜面过快磨损，本发明的一个改进方案是，所述的连接板的下端和电磁推杆的推杆头部分别设有滚轮。
[0028]本发明所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其中，所述出卡盒的进口两侧的部分盒体向持卡钳延伸形成引导槽，且引导槽的进口处设有内倒角。所述的引导槽对IC卡的运行轨迹具有引导和纠偏作用，当持卡钳的钳头接近出卡盒的进口时，IC卡已经在引导槽内滑动，保证IC卡抛出后可准确的窜进所述出卡盒体内容纳IC卡的空间。
[0029]为了提高持卡钳钳头对IC卡的夹持力，同时起到保护IC卡的作用，本发明的又一个改进方案是，所述的上钳头和下钳头之间的内表面上分别设有增大摩擦系数的柔性材料层。
[0030]本发明所述的外接弹射式送卡装置的控制方法如下所述:
[0031]1、通电后，首先启动蓄能机构蓄能，然后整个装置处于等待状态；
[0032]2、当驾驶人员按键取卡后，原自动发卡机发出一张IC卡，一旦所述的槽式光电开关检测到持卡钳有卡，便启动所述的电磁推杆，IC卡弹射器弹射送卡，将IC卡送入出卡盒内，等待驾驶人员拔卡；
[0033]3、在等待驾驶人员拔卡的过程中，所述的反射式光电开关不停地检测出卡盒内是否有卡，若有便返回上一步继续等待驾驶人员拔卡，若无则立即返回至启动蓄能机构蓄能，等待下一次取卡。
[0034]本发明所述送卡装置的安装方法如下:
[0035]1、将所述持卡钳正对着既有自动发卡机的取卡口，保证所述持卡钳的钳头的上下对称面和纵向竖直对称面分别与既有自动发卡机的出卡口的上下对称面和纵向竖直对称面重合，然后通过螺栓将所述送卡装置固定在自动发卡机的机身上；
[0036]2、拆除原自动发卡机的取卡按钮，并将原取卡按钮的线路连接至本发明所述送卡装置的取卡按钮上，以替代原机的取卡按钮。
[0037]本发明具有如下有益效果:
[0038]1、采用所述的蓄能弹射机构弹射接力传卡，显著提高了接力传卡的速度，进而提升道口的通行效率。
[0039]2、仅需将本发明所述送卡装置外接于既有自动发卡机的出卡口，并以本装置的取卡按钮替代原自动发卡机的取卡按钮即可完成对既有自动发卡机的改造，改造工作量小，改造成本极低。
[0040]3、显著缩短了取卡的距离，更便于驾驶员取卡。
[0041]4、IC卡被传递至出卡盒中后是自然放置于盒内的，不受任何压力，因此取卡时只需克服止脱簧片的弹力即可轻易拔出IC卡，取卡阻尼小。
【附图说明】
[0042]图1为本发明所述送卡装置的一个具体实施例的立体结构示意图。
[0043]图2为图1所示实施例另一个视角的立体结构示意图，为便于观察，图中隐藏了外壳。
[0044]图3为图1所示实施例第三个视角的立体结构示意图，为便于观察，图中隐藏了外壳和控制器。
[0045]图4为图1所示实施例中蓄能弹射机构的结构示意图，为便于观察，图中隐藏了一个蓄能弹簧和一个导向杆。
[0046]图5?14为图2所示实施例的结构示意图，其中，图5为主视图，图6为俯视图，图7为图6的A-A剖视图，图8为左视图，图9为图6中局部I的放大图，图10为图7中局部Π的放大图，图11为图7中局部ΙΠ的放大图，图12为图7中局部IV的放大图，图13为图7中局部V的放大图，图14为图7中局部VI的放大图。
[0047]图15?16为本发明所述的持卡钳的钳头与钳头约束轨道、两根导向杆和出卡盒三者之间的静态和动态位置关系示意图，图中的箭头表示钳头的移动方向；其中，图15中上半幅表示立面内的位置关系，下半幅表示俯视位置关系，图16为图15中局部W的放大图。
[0048]图17为图2所示实施例中弹射开关的分解示意图。
[0049]图18为图2所示实施例中蓄能机构的工作原理图。
[0050]图19为图2所示实施例中弹射开关的工作原理图。
[0051 ]图20为图2所示实施例中控制器的电路原理图。
[0052]图21为图2所示实施例的工作流程图。
[0053]图22?24为图2所示实施例的安装示意图，其中，图22为主视图，图23为图22中局部Vi的放大图，图24为图22中的B向局部放大图。
[0054]图25为本发明所述送卡装置另一个具体实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0055]例I
[0056]参见图1?3，本例中的送卡装置包括机架4、IC卡弹射器、出卡盒2、检测IC卡的传感器、取卡按钮3和控制器20;所述机架4外设有外壳I，所述IC卡弹射器、出卡盒2、检测IC卡的传感器和控制器20均设在外壳I内。
[0057]参见图2?3，所述机架4由基板4-1和设在基板4-1两头的两个矩形支撑框组成，其中，所述矩形支撑框由两支撑竖板4-2与两根梁杆4-3围成。
[0058]参见图2?4，所述的IC卡弹射器由持卡钳5、钳头约束轨道6和蓄能弹射机构组成。
[0059]参见图5?8，并结合图10、11和图2，所述钳头约束轨道6由上下平行设在机架上的上约束轨道6-1和下约束轨道6-2组成，所述上约束轨道6-1和下约束轨道6-2均纵向自所述两个矩形支撑框内穿过，并分别由所述两个矩形支撑框在上的两根梁杆4-3和在下的两根梁杆4-3固定住，并且，所述钳头约束轨道6长度方向的竖向对称面与机架4长度方向的竖向对称面共面。所述的上约束轨道6-1和下约束轨道6-2之间中部的内表面相对隆起，形成两头宽中间窄的约束空间6-3，以所述隆起的两头为界将该约束空间6-3沿钳头约束轨道6的长度方向依次分为候卡段a、持卡段b和抛卡段c(见图15)。
[0060]参见图5?8并结合图4和图12，所述的持卡钳5包括两个上下平行的矩形框5-4，该矩形框5-4—头敞开，另一头封闭；所述的两矩形框5-4封闭的另一头的中心相对设有背部呈圆弧形的上钳头5-1和下钳头5-2，上下钳头共同形成持卡钳5的钳头。该钳头的前端面形状最好与待改造安装的既有自动发卡机的出口的形状相吻合，以增大夹持长度。所述上钳头5-1和下钳头5-2相对的面上分别设有由硅胶制成的用于保护IC卡并增加对IC卡的夹持力的柔性材料层5-6，两柔性材料层5-6之间形成IC卡弹射通道5-3。所述两矩形框5-4的侧边之间靠近封闭的另一头分别设有第一压缩弹簧5-5。所述两第一压缩弹簧5-5的两头分别作用在两矩形框5-4上，始终使上钳头5-1与下钳头5-2保持远离趋势。
[0061]参见图15?16并结合图5?8，所述的持卡钳5的钳头夹持在钳头约束轨道6的约束空间6-3内，且所述的持卡钳的钳头方位与所述的候卡段a的方位一致。在所述第一压缩弹簧5-5的作用下，所述的上钳头5-1和下钳头5-2背部始终作用在约束空间6-3的内壁上，以控制上钳头5-1和下钳头5-2之间距离。当持卡钳5的钳头位于候卡段a时，所述的上钳头5-1和下钳头5-2之间距离恰好塞入IC卡，当持卡钳5的钳头位于持卡段b时，所述的上钳头5-1和下钳头5-2之间距离缩小夹紧IC卡，当持卡钳5的钳头位于抛卡段c时，所述的上钳头5-1和下钳头5-2之间距离增大松开IC卡。
[0062]参见图2?3，所述的蓄能弹射机构由蓄能机构7和弹射开关8组成。
[0063]参见图5?8，并结合图2和图3，所述蓄能机构包括两圆柱形的导向杆7-1、两蓄能弹簧7-2和丝杆传动机构。
[0064]所述两导向杆7-1对称设在所述钳头约束轨道6两侧的机架4上，其两头分别固定在所述两矩形支撑框上，且两导向杆7-1均平行于所述的钳头约束轨道6。所述两蓄能弹簧
7-2均为螺旋压缩弹簧，分别套设在两导向杆7-1上，且左头紧贴位于候卡段a左头的机架4的矩形支撑框。
[0065]所述的丝杆传动机构设在所述上约束轨道6-1上方，该机构包括Π形推板11、丝杆9-1和步进电机9。所述的丝杆9-1的一端与步进电机9的输出轴连接，并使得丝杆9-1与所述导向杆7-1平行。所述的Π形推板11上部横梁的中部设有与丝杆9-1匹配的螺纹孔，所述丝杆9-1穿设在该螺纹孔内；为使Π形推板11与丝杆9-1之间的传动更加稳定可靠，本例中，所述螺纹孔处的Π形推板11向两侧增厚形成螺母10。所述的Π形推板11横跨在上约束轨道6-1的上方，两头弯曲向下延伸并分别穿套在位于所述蓄能弹簧右头的两导向杆7-1上。所述的Π形推板11和上约束轨道6-1之间设有滑移结构，该结构由固定于上约束轨道6-1上表面与上约束轨道6-1方向一致的滑轨12和固定在Π形推板11上所设螺母10的下表面的滑块13组成，所述滑块13的下表面设有与所述螺纹孔同向的沟槽，所述滑轨12穿设在该沟槽内且二者之间动配合。
[0066]参见图5?7并结合图13、17和图4，所述弹射开关8包括栓板8-1、栓座8-2、电磁推杆8-3和两连接板7-3;其中，所述的电磁推杆8-3固定在所述下约束轨道6-2的下表面，其推杆头部伸至所述约束空间6-3的持卡段b的下方，并于所述的推杆头部设有一楔块8-4;所述栓座8-2固定在电磁推杆8-3的推杆头部下方机架4的基板4-1上，其上表面设有一与所述导向杆7-1垂直的导向槽8-6，该导向槽8-6内设有两个第二压缩弹簧8-5，所述的栓板8-1插在所述导向槽8-6内并支承于第二压缩弹簧8-5上;所述的栓板8-1中部的上表面设有自所述约束空间6-3的持卡段b向抛卡段c与机架4的基板4-1倾斜的第一斜面8-7，在第二压缩弹簧
8-5的作用下，所述的第一斜面8-7始终作用在电磁推杆8-3的推杆头部上所设的楔块8-4上构成一由电磁推杆8-3控制的往复机构，所述楔块8-4与第一斜面8-7接触的面为与第一斜面8-7相匹配的斜面;所述栓板8-1的两头分别弯曲向上延伸，上端面设有与所述第一斜面8-7倾斜方向一致的第二斜面8-8;所述的两连接板7-3分别套设在一导向杆7-1上，且位于所述蓄能弹簧7-2与Π形推板11之间，相对的两侧分别与持卡钳5中的两矩形框5-4敞开一头的两头铰接;所述的连接板7-3的下端面设有与所述第二斜面8-8相匹配的斜面；当所述的连接板7-3由所述的抛卡段c向候卡段a移动经过所述第二斜面8-8时，在第二压缩弹簧8-5的作用下，所述的第二斜面8-8始终作用在所述连接板7-3的下端所设的斜面上构成一间隙急回机构。
[0067]上述弹射开关8中的电磁推杆8-3纵向位置要根据电磁推杆8-3的行程进行调整，保证在电磁推杆8-3的推杆全部伸出时，既可使Π形推板11的最高点低于连接板7-3的下端面，又可避免所述的楔块8-4越过Π形推板11。当然这些应该的本领域普通技术人员应具备的常识。
[0068]参见图6?7，并结合图9、12和图14，所述的出卡盒2为一固定在机架4上的扁平盒体，其体内设有与所述IC卡16形状相匹配且两头贯通的扁平孔，该扁平孔的一头为进口 2-1，另一头为出口 2-2，所述的进口 2-1与出口 2-2之间形成容纳IC卡的空间；其中，所述进口2-1的盒体上设有一止退簧片2-5，该止退簧片2-5—头固定在出卡盒2的盒体的上部，另一头伸至所述的扁平孔内，且该另一头自进口 2-1上部向出口 2-2与所述扁平孔的底面倾斜(见图14)。所述出口 2-2的两侧的拐角处分别设有一 L形的止脱簧片2-6，该L形的两边，一边卡在所述出卡盒2的盒体上，另一边向所述出口 2-2的中部延伸，所述两止脱簧片2-6箱出口2-2中部延伸的末端之间的距离小于IC卡16的宽度(见图9)。所述出口 2-2的中部设有半圆形的取卡缺口 2-4，该半圆形的取卡缺口 2-4的直径小于IC卡16的宽度。所述出卡盒2的进口2-1两侧的部分盒体向持卡钳5的钳头延伸形成引导槽2-3，且引导槽2-3的进口处设有内倒角(见图12)。
[0069]参见图5?8并结合图15和16，上述IC卡弹射器和出卡盒2中，所述两导向杆7-1的轴线位于同一水平面内，该水平面与所述持卡钳5的IC卡弹射通道5-3、所述约钳头约束轨道6的束空间6-3和所述出卡盒2的扁平孔三者纵向的水平对称平分面共面;所述两导向杆7-1的轴线的竖直对称平分面与所述持卡钳5的IC卡弹射通道5-3、所述约钳头约束轨道6的约束空间6-3和所述出卡盒2的扁平孔三者纵向的竖直对称平分面共面;并使得，所述持卡钳5的钳头位于所述的候卡段a终点时，既有自动发卡机所发出的IC卡16的卡头位于构成所述钳头的上钳头5-1和下钳头5-2之间;所述持卡钳5的钳头位于所述抛卡段c的起始点位置时，所述持卡钳5与出卡盒2的进口 2-2端部的距离L大于零，以避免在持卡钳5的钳头撞击到出卡盒2的进口 2-1后而钳头还没松开IC卡16;所述丝杆传动机构的行程大于所述蓄能弹簧7-2的压缩变形范围，所述蓄能弹簧7-2的压缩变形范围大于所述候卡段a和持卡段b的长度之和，避免持卡钳5的钳头还未松开IC卡，所述连接板7-3就撞击在所述的推板11上。
[0070]参见图1，所述取卡按钮设在机架靠近出卡盒出口2-2的一头，且面朝行车通道。[0071 ]参见图3，所述的检测IC卡的传感器由一槽式光电开关14和一个反射式光电开关15组成，其中，所述的槽式光电开关14设在持卡钳钳头一侧的机架4上，收发感光面分别朝向IC卡16的上下面;所述反射式光电开关15设在出卡盒2的上表面，收发感光面伸至所述的容纳IC卡的空间内。
[0072]以下结合图18、19和图5简要说明本例中蓄能弹射机构的工作原理:
[0073]步进电机9工作，驱动Π形推板11向持卡钳5所在一侧移动，推动所述连接板7-3和持卡钳5左移，压缩蓄能弹簧7-2使之蓄能；当所述连接板7-3接触所述栓板8-1上的第二斜面8-8时，第二压缩弹簧8-5被压缩，栓板8-1向下移动，一旦连接板7-3越过栓板8-1，栓板8-1在第二压缩弹簧8-5的作用下急回，将连接板7-3的位置锁定;然后步进电机9立即反转复位(即Π形推板11回到图5中虚线所示位置)，蓄能过程结束。当所述电磁推杆8-3短暂得电，电磁推杆8-3的推杆头部的楔块8-4迅速向左移动时，在所述第一斜面8-7的作用下，楔块8-4驱使栓板8-1克服第二压缩弹簧8-5的弹力下移，一旦栓板8-1下移至连接板7-3的下方，在蓄能弹簧7-2的作用下，连接板7-3带动持卡钳5迅速向右移动，即完成弹射送卡。
[0074]参见图20并结合图3，上述的自动发卡机的外接伸缩式送卡装置的机架4的基板4-1上方设有控制器20，该控制器包括由单片机Ul (89C51)构成的最小控制单元和其外围的电磁推杆驱动单元、步进电机驱动器U2和两个光电开关;其中，
[0075](I)所述的电磁推杆驱动单元由直流电子开关和DC/DC升压模块U3组成，其中，
[0076]所述的直流电子开关包括由单向可控硅SCR及其触发电路组成;所述的触发电路由电子隔离开关和限流电阻R13组成，其中所述电子隔离开关由基极与所述单片机Ul的I/O口连接的三极管V3和串联在该三极管V3集电极与发射极回路中的继电器J组成，所述的限流电阻R13与所述继电器J的常开触头串联后一头与所述单向可控硅SCR的控制极连接，另一头与直流电源连接；
[0077]所述的DC/DC升压模块U3的输出端跨接在所述单向可控硅SCR与所述电磁推杆激磁线包L的串联回路上；
[0078]( Π )所述的步进电机驱动器U2为常州惠勒步进电机有限公司生产的WM416型步进步进电机驱动器，其六根控制线分别与单片机Ul的一个I/O 口连接，四根相线与步进电机M(即图3中的步进电机9)连接；
[0079 ] (ΙΠ)所述的两个光电开关，分别为设在持卡钳5—侧的机架上的槽式光电开关14和设在出卡盒2上表面的反射式光电开关15;其中，槽式光电开关14由发光二极管Dl与光敏三极Vl親合构成的光敏传感器与电压比较器U4(LM311)连接组成；反射式光电开关15由发光二极管D2与光敏三极V2耦合构成的光敏传感器与电压比较器U5(LM311)连接组成;所述的电压比较器U4和U5的输出端分别与单片机UI的一个I /0 口连接。
[0080]参见图21并结合图2、3和图15，本例所述的送卡装置的控制方法如下所述。
[0081]1、通电后，首先启动蓄能机构蓄能，然后整个装置处于等待状态；
[0082]2、驾驶人员按键后，原自动发卡机发出一张IC卡，一旦所述的槽式光电开关14检测到持卡钳5有卡，便启动所述的电磁推杆8-3，IC卡弹射器弹射送卡，将IC卡送入出卡盒2内，等待驾驶人员拔卡；
[0083]3、在等待驾驶人员拔卡的过程中，所述的反射式光电开关15不停地检测出卡盒内是否有卡，若有便返回上一步继续等待驾驶人员拔卡，若无则立即返回至启动蓄能机构蓄能等待下一次取卡。
[0084]本例中的送卡装置可按以下方法安装:
[0085]参见图22?24，并结合图1，将所述持卡钳5的钳头正对着既有自动发卡机18的出卡口 18-1，使所述持卡钳的钳头的上下对称面和纵向竖直对称面分别与既有自动发卡机18的出卡口 18-1的上下对称面和纵向竖直对称面重合，然后通过螺栓将所述送卡装置固定在自动发卡机18的机身上;拆除原自动发卡机的取卡按钮，并将原取卡按钮的线路连接至所述送卡装置的取卡按钮3上，以所述取卡按钮3替代原机的取卡按钮。安装完成后本例中的送卡装置17的出口端伸向安全岛19靠近行车通道的边缘。
[0086]例2
[0087]参见图25，本例中的送卡装置与例I的区别在于:
[0088]所述连接板7-3的下端和电磁推杆8-3的推杆头部分别设有滚轮21;
[0089]当所述的连接板7-3由所述的抛卡段c向候卡段a移动经过所述第二斜面8-8时，在第二压缩弹簧8-5的作用下，所述的第二斜面8-8始终作用在所述连接板7-3的下端所设的滚轮21上；
[0090]在第二压缩弹簧8-5的作用下，所述的第一斜面8-7始终作用在所述电磁推杆8-3的推杆头部所设的滚轮21上。
[0091 ]本例上述以外的其他实施方式与例I相同。
【主权项】
1.一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，该装置包括机架(4)、IC卡弹射器、出卡盒(2)、检测IC卡的传感器和取卡按钮(3);其中， (A)所述的IC卡弹射器由持卡钳(5)、钳头约束轨道(6)和蓄能弹射机构组成;其中， (A.1)所述的钳头约束轨道(6)由上下平行设在机架(4)上的上约束轨道(6-1)和下约束轨道(6-2)组成，所述的上约束轨道(6-1)和下约束轨道(6-2)之间中部的内表面相对隆起，形成两头宽中间窄的约束空间(6-3)，该约束空间沿钳头约束轨道(6)的长度方向依次分为候卡段a、持卡段b和抛卡段c; (A.2)所述的持卡钳(5)包括两个上下平行的矩形框(5-4)，该矩形框(5-4)—头敞开，另一头封闭；所述的两矩形框(5-4)封闭的另一头的中心相对设有上钳头(5-1)和下钳头(5-2)形成持卡钳(5)的钳头，所述上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间形成IC卡弹射通道(5-3);所述的两矩形框(5-4)的侧边之间靠近封闭的另一头分别设有第一压缩弹簧(5-5)，该第一压缩弹簧(5-5)使上钳头(5-1)与下钳头(5-2)始终保持远离趋势； 所述的持卡钳(5)的钳头夹持在钳头约束轨道(6)的约束空间(6-3)内，且钳头的方位与所述的候卡段a起点的方位一致，所述的第一压缩弹簧(5-5)使所述的上钳头(5-1)和下钳头(5-2)背部始终作用在约束空间(6-3)的内壁上，以控制上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间距离，当持卡钳的钳头位于候卡段a时，所述的上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间的距离恰好塞入IC卡(16)，当持卡钳的钳头位于持卡段b时，所述的上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间的距离缩小夹紧IC卡(16)，当持卡钳的钳头位于抛卡段c时，所述的上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间的距离增大松开IC卡(16); (A.3)所述蓄能弹射机构由蓄能机构(7)和弹射开关(8)组成;其中， 所述的蓄能机构包括两导向杆(7-1)、两蓄能弹簧(7-2)和一丝杆传动机构，其中，所述的两导向杆(7-1)设在所述约束空间(6-3)两侧的机架(4)上，所述的蓄能弹簧(7-2)套在导向杆(7-1)上，且一头紧贴位于候卡段a—头的机架(4);所述的丝杆传动机构包括Π形推板(11)、丝杆(9-1)和步进电机(9)，其中，Π形推板(11)上部横梁的中部设有与丝杆(9-1)匹配的螺纹孔，所述丝杆(9-1)穿设在所述螺纹孔内，步进电机(9)的输出轴与丝杆(9-1)的一端固定连接;所述的Π形推板(11)横跨在上约束轨道(6-1)的上方，两头弯曲向下延伸并分别穿套在位于所述蓄能弹簧(7-2)另一头的两导向杆(7-1)上； 所述弹射开关(8)包括栓板(8-1)、栓座(8-2)、电磁推杆(8-3)和两连接板(7-3);其中，所述的电磁推杆(8-3)固定在所述下约束轨道(6-2)的下表面，其推杆头部伸至所述约束空间(6-3)的持卡段b的下方;所述栓座(8-2)设在电磁推杆(8-3)的推杆头部下方的机架(4)上，其上表面设有一与所述导向杆(7-1)垂直的导向槽(8-6)，该导向槽(8-6)内设有第二压缩弹簧(8-5)，所述的栓板(8-1)插在所述导向槽(8-6)内并支承于第二压缩弹簧(8-5)上；所述的栓板(8-1)中部的上表面设有自所述约束空间(6-3)的持卡段b向抛卡段c与机架(4)底部倾斜的第一斜面(8-7)，在第二压缩弹簧(8-5)的作用下，所述的第一斜面(8-7)始终直接或间接作用在电磁推杆(8-3)的推杆头部，构成一由电磁推杆控制的往复机构;所述栓板(8-1)的两头分别弯曲向上延伸，上端面设有与所述第一斜面(8-7)倾斜方向一致的第二斜面(8-8);所述的两连接板(7-3)分别套设在一导向杆(7-1)上，且位于所述蓄能弹簧(7-2)与Π形推板(11)之间，相对的两侧分别与持卡钳(5)中的两矩形框(5-4)敞开一头的两侧铰接；当所述的连接板(7-3)由所述的抛卡段c向候卡段a移动经过所述第二斜面(8-8)时，在第二压缩弹簧(8-5)的作用下，所述的第二斜面(8-8)始终直接或间接作用在所述连接板(7-3)的下端构成一间隙急回机构； (B)所述的出卡盒(2)为一固定在机架(4)上的扁平盒体，其体内设有与所述IC卡(16)形状相匹配且两头贯通的扁平孔，该扁平孔的一头为进口(2-1)，另一头为出口(2-2)，所述的进口(2-1)与出口(2-2)之间形成容纳IC卡(16)的空间；其中，所述进口(2-1)设有自进口(2-1)上部向出口(2-2)与所述扁平孔的底面倾斜的止退簧片(2-5);所述出口(2-2)的两侧的拐角处分别设有一向出口中部延伸的止脱簧片(2-6)，所述两止脱簧片(2-6)末端之间的距离小于IC卡(16)的宽度，出口(2-2)中部的盒体上设有取卡缺口(2-4); (C)所述的取卡按钮设(3)在机架(4)靠近出卡盒出口(2-2)的一头，且面朝行车通道； (D)所述的检测IC卡(16)的传感器由一槽式光电开关(14)和一个反射式光电开关(15)组成，其中，所述的槽式光电开关(14)设在持卡钳(5)的钳头一侧的机架(4)上，收发感光面分别朝向IC卡(16)的上下面;所述反射式光电开关(15)设在出卡盒(2)的上表面，收发感光面伸进所述的容纳IC卡(16)的空间； 上述IC卡弹射器和出卡盒(2)中，所述的两导向杆(7-1)轴线位于同一水平面内，该水平面与所述持卡钳的IC卡弹射通道(5-3)、所述钳头约束轨道的约束空间(6-3)和所述出卡盒(2)的扁平孔三者纵向的水平对称平分面共面;所述的两导向杆(7-1)轴线的竖直对称平分面与所述持卡钳的IC卡弹射通道(5-3)、所述钳头约束轨道的约束空间(6-3)和所述出卡盒(2)的扁平孔三者纵向的竖直对称平分面共面;并使得， 所述持卡钳(5)的钳头位于所述的候卡段a的终点时，既有自动发卡机所发出的IC卡(16)的卡头位于构成所述钳头的上钳头(5-1)和下钳头(5-2)之间；所述持卡钳(5)的钳头位于所述抛卡段c的起始点时，所述持卡钳(5)的钳头与出卡盒(2)的进口(2-1)端部的距离L大于零;所述的丝杆传动机构的行程大于所述蓄能弹簧(7-2)的压缩变形范围。2.根据权利要求1所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其特征在于，该送卡装置还包括一控制器，所述控制器包括由单片机构成的最小控制单元和其外围的电磁推杆驱动单元、步进电机驱动器和两个光电开关;其中， (I)所述的电磁推杆驱动单元由直流电子开关和DC/DC升压模块组成，其中， 所述的直流电子开关包括由单向可控硅及其触发电路组成;所述的触发电路由电子隔离开关和限流电阻组成，其中所述电子隔离开关由基极与所述单片机I/O 口连接的三极管和串联在该三极管集电极与发射极回路中的继电器组成，所述的限流电阻与所述继电器的常开触头串联后一头与所述单向可控硅的控制极连接，另一头与直流电源连接； 所述的DC/DC升压模块的输出端跨接在所述单向可控硅与所述电磁推杆激磁线包的串联回路上； (Π )所述的步进电机驱动器的控制端分别与单片机的一个I/O口连接，输出与所述步进电机连接； (m)所述的两个光电开关由所述的槽式光电开关和反射式光电开关组成;所述的槽式光电开关和反射式光电开关均分别由发光二极管与光敏三极耦合构成的光敏传感器与电压比较器连接组成，其中电压比较器的输出端与单片机的一个I /o 口连接。3.根据权利要求1或2所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其特征在于，所述的Π形推板(11)和上约束轨道(6-1)之间设有滑移结构，该结构由位于上约束轨道(6-1)上表面与上约束轨道(6-1)方向一致的滑轨(12)和固定在Π形推板(11)横梁中部下表面的滑块(13)构成，所述滑块(13)的下表面设有沟槽，所述滑轨(12)穿设在该沟槽内且二者之间动配合。4.根据权利要求3所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其特征在于，所述的连接板(7-3)的下端和电磁推杆(8-3)的推杆头部分别设有滚轮(21)。5.根据权利要求4所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其特征在于，所述出卡盒(2)的进口(2-1)两侧的部分盒体向持卡钳(5)延伸形成引导槽(2-3)，且引导槽(2-3)的进口处设有内倒角。6.根据权利要求5所述的一种自动发卡机的外接弹射式送卡装置，其特征在于，所述的上钳头(5-1)和下钳头(5-1)之间的内表面上分别设有增大摩擦系数的柔性材料层(5-6)。
【文档编号】G07B15/06GK106056680SQ201610539802
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月9日
【发明人】王纯贤
【申请人】合肥工业大学